感應(yīng)釬焊方法在無鉛錫焊中的應(yīng)用

李賓喜， 王曦

（齊齊哈爾雄鷹警用器材有限公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

0 引言

我公司產(chǎn)品件材料為40Cr的無縫鋼管料，加工后壁厚由一端的3.25 mm過渡為另一端的1.3 mm，組件的結(jié)合是通過將材質(zhì)為45鋼的4件小零件以圓弧面接觸與其焊接結(jié)合為一體，在產(chǎn)品加工過程中一直都采用銀基釬焊的工藝方法進(jìn)行焊接，但其焊接效果和生產(chǎn)效率一直是困擾和制約生產(chǎn)的一大難題，在采用無鉛錫焊利用感應(yīng)釬焊的工藝方法進(jìn)行焊接后，這一狀況得到解決。

1 銀基釬焊工藝及存在問題的分析

銀基釬焊是釬焊工藝的一種。焊件是依靠加溫熔化的釬料凝固后將被焊接件牢固連接起來的焊接方法。

我公司在銀基釬焊時常用的銀基釬料釬劑的牌號為QJ102，釬焊溫度是650～850℃。銀焊片牌號是HAG-40B，含銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%，是銀、銅、鋅合金，具有較好的流動性、滲透性和韌性，熔點677～732℃。這種銀基焊料具有優(yōu)良的工藝性能，不高的熔點,良好的潤濕性和填滿間隙的能力,并且強(qiáng)度高、塑性好，導(dǎo)電性和耐蝕性優(yōu)良。

存在的主要問題是焊接成功率低，常出現(xiàn)不合格品，嚴(yán)重影響產(chǎn)量和質(zhì)量。

1）加熱速度造成的影響。由于焊接母材的壁厚尺寸小，在焊接過程中，加熱過快會使焊件內(nèi)部溫度不均而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而加熱過慢由于釬料低沸點組元的蒸發(fā)、金屬的氧化釬劑的分解等急劇發(fā)展又會產(chǎn)生某些有害物質(zhì)；焊件的冷卻雖然處在釬焊過程之后，過高的冷卻速度可能使焊件因形成過大的熱應(yīng)力而產(chǎn)生彎曲變形，或因釬縫凝固過快使氣體來不及逸出而產(chǎn)生氣孔，容易開焊，整個焊接過程無法保證很高的產(chǎn)品合格率。

2）焊件不同收縮比的影響。焊接的兩種母材形狀差異非常大，膨脹系數(shù)不同，加熱時長度為710 mm的管因細(xì)長且壁厚存在差異，加熱不均造成冷卻過程中收縮不一致，形成的內(nèi)應(yīng)力過大，產(chǎn)生不規(guī)則的變形。即使焊后增加了校形工序也不能完全消除焊接變形。

3）操作者操作技能的影響。本環(huán)節(jié)的焊接工序是限制產(chǎn)量的重要環(huán)節(jié)，操作者的專業(yè)技能水平和操作經(jīng)驗，決定了能否合理地控制焊接溫度和工藝，在熟悉產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，能否通過自檢控制產(chǎn)品質(zhì)量。由于對操作者要求很高，所以能夠勝任本環(huán)節(jié)的人也很少，影響產(chǎn)量效率。

2 采取感應(yīng)焊無鉛錫焊接的必要性

由于采用銀基釬焊方法存在著上述的不利因素，我公司的焊接零件存在著母材厚度過?。ㄗ畋√幹挥? mm的細(xì)長碳鋼焊接在薄壁圓管外壁上），焊接溫度達(dá)到了700℃，無法完全消除焊接應(yīng)力造成變形的不利條件。考慮到該部位的焊接僅起到連接作用，不屬于受力部件，采用焊接溫度為240℃左右的無鉛錫焊可有效減小變形，更利于生產(chǎn)，使產(chǎn)品質(zhì)量易于得到保證，大幅提高生產(chǎn)效率。

感應(yīng)釬焊可以使表層迅速加熱，但加熱的厚度薄，零件的內(nèi)部只能靠表面層向內(nèi)部的導(dǎo)熱來加熱，這恰恰適合焊接面積小、厚度薄的零件。感應(yīng)釬焊具有以下優(yōu)點：

表1

1）焊接質(zhì)量好。這種焊接方法有近20年的歷史了，具有優(yōu)良的抗氧化性能；熔化后黏度低，流動性好，可焊性高，氧化夾雜極少，可以最大限度地減少拉尖、橋聯(lián)現(xiàn)象，焊接質(zhì)量可靠，焊點光亮飽滿。

2）焊接溫度低。焊接溫度僅為240℃。選用助焊劑對碳鋼具有極佳的潤濕鋪展能力，其鋪展性能和焊點質(zhì)量，具有快速清除金屬表面氧化層，上錫速度快且均勻，焊點飽滿、光亮、牢固等優(yōu)勢。

3）操作簡單。焊接部位一般會涂上焊錫膏，將需要焊接的金屬零件放在感應(yīng)線圈內(nèi)，通高頻交流電，產(chǎn)生感應(yīng)電磁場，加熱金屬表面，待到達(dá)到釬料熔化溫度時進(jìn)行焊接。

4）清潔環(huán)保。感應(yīng)釬焊是目前世界上最清潔環(huán)保的加熱焊接方式之一。

3 感應(yīng)圈的設(shè)計

為保證加熱迅速、均勻、效率高。感應(yīng)圈材料選用純銅管，工作時管內(nèi)通水冷卻，管壁厚度為1～1.5 mm。感應(yīng)圈纏石棉布以防短路。

4 焊片材料

我們采用錫銻合金的無鉛焊料，通過對以下幾種適用于焊接碳素鋼、低合金鋼的焊片材料進(jìn)行試驗對比（如表1），最終采用Sn96.5Ag3.0Cu0.5焊料。焊料采用片狀，固定于焊接位置。

5 工藝方法

1）清理。焊接后，先用水清理殘余焊劑，然后用噴砂工序。確保氧化物或有機(jī)物徹底清除，表面不得黏附金屬顆粒和其他污物。

2）焊接方法。除去母材焊接表面油污和過厚的氧化膜，保證接口裝配間隙。間隙控制在0.04～0.06 mm之間。表面清洗好的工件以搭接形式裝配在一起，把釬料放在接頭間隙之間。當(dāng)工件與釬料被加熱到240～250℃后，釬料熔化，液態(tài)釬料與零件金屬相互擴(kuò)散溶解，冷疑后即完成焊接。片狀釬料形狀比焊接接觸面外輪廓大1 mm為佳，保證能充分填滿間隙，并在其外沿形成圓滑的釬角。

6結(jié)語

采用感應(yīng)釬焊進(jìn)行無鉛錫焊后，產(chǎn)品的焊接一次交檢合格率提升了25%，降低了操作難度，生產(chǎn)效率得到了大幅度提高。